磁性石墨烯基MOFs杂化膜的制备方法技术

一种磁性石墨烯基MOFs杂化膜的制备方法，首先采用水热还原法制备磁性石墨烯材料，然后在磁性石墨烯材料表面负载ZnO，以ZnO为金属源，原位生长合成磁性石墨烯基MOFs杂化膜。所制备的磁性石墨烯基MOFs杂化膜可用于自来水中酚类内分泌干扰物高效吸附与去除。本发明专利技术的优点：该磁性石墨烯基MOFs杂化膜的制备方法，工艺合理、易于实施；该材料用于内分泌干扰物去除时具有良好的化学稳定性和重复利用性，易于对酚类内分泌干扰物的“主动”吸附、识别和分离；该制备方法具有强磁响应性、预定性和实用性，极大提高了MOFs杂化膜的使用效率，拓宽MOFs材料的应用范围。MOFs材料的应用范围。MOFs材料的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
磁性石墨烯基MOFs杂化膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及MOFs杂化膜的制备，特别是一种磁性石墨烯基MOFs杂化膜的制备方法。

技术介绍

[0002]随着酚类精细化工原料、农药、防腐剂、抗氧化剂等在工、农业生产中的广泛应用，水环境中酚类内分泌干扰物(Phenolic Endocrine Disrupting Chemicals,pEDCs)的污染问题日趋严重。pEDCs主要包含烷基酚(Alkylphenols,APs)、双酚A(BisphenolA,BPA)和氯酚(Chlorophenols，CPs)，其环境持久性、生物累积性、高毒性和类雌激素活性引起人们广泛关注。其中BPA在人类日常生活中无处不在，从矿泉水瓶、医疗器械、食品包装都有它的“缩影”，长期使用将造成环境中不可忽视的BPA污染。尤其是水环境中BPA的污染问题与饮用水安全息息相关，水质中超痕量的BPA就可能对人类或动物的内分泌功能产生干扰，引发癌症、血液病、糖尿病、出生缺陷等各种疾病，对生态环境及人类健康具有一定潜在威胁。
[0003]石墨烯材料因具有分散性、亲水性以及聚合物相容性等性能，在环境、化学和生物医药应用等领域得到普遍关注。功能化石墨烯复合材料的制备可根据目标功能性设计多种途径，目前主要集中在以功能纳米颗粒为前驱体来制备以及功能纳米颗粒和石墨烯直接配位组装制备两方面。功能化石墨烯复合材料是石墨烯应用领域中的重要研究方向，其在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出了优良性能，具有广阔的应用前景。/>[0004]MOFs材料具有比表面积大、高催化活性以及能够按照所需进行化学修饰等优点，已成为诸多领域的研究热点。MOFs材料所具有的高比表面积、高催化活性等特性能显著提高敏感材料对目标分子的富集效率与传感检测信号。磁性石墨烯基MOFs杂化膜的设计合成是选择磁性石墨烯为基底，在其表面原位生长MOFs膜而得到的一种复合膜材料。磁性石墨烯基MOFs杂化膜的优势在于其结构为二维薄膜结构，结构中原位生长的MOFs膜薄而致密，催化活性位点多数裸露在复合膜表面，且与磁性石墨烯之间具有较好的稳定性，其制备与应用研究是MOFs材料研究领域的全新方向。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服常规块状、颗粒状MOFs复合材料结构中MOFs掺入量不均匀，与支撑基质之间结合稳定性较弱等不足，提供一种磁性石墨烯基MOFs杂化膜的制备方法，并将其应用于水环境中痕量酚类分泌干扰物的吸附与去除。
[0006]本专利技术的技术方案：
[0007]一种磁性石墨烯基MOFs杂化膜的制备方法，首先采用水热还原法制备磁性石墨烯材料，然后在磁性石墨烯材料表面负载ZnO，以ZnO为金属源，原位生长合成磁性石墨烯基MOFs杂化膜。
[0008]进一步的，磁性石墨烯材料通过以下方法得到，将六水氯化铁溶于乙二醇和二乙
二醇的混合溶液中，超声后加入氧化石墨烯混合均匀，加入柠檬酸钠和无水乙酸钠进行超声溶解，混合溶液经高温反应，洗涤、干燥后得到。
[0009]进一步的，ZnO修饰的磁性石墨烯通过以下方法得到，将磁性石墨烯材料和氧化锌分别溶于无水乙醇中，超声后将氧化锌滴入磁性石墨烯材料的无水乙醇分散液中，经超声、洗涤、后磁性分离产物、干燥得到。
[0010]进一步的，磁性石墨烯基MOFs杂化膜通过以下方法得到，将ZnO修饰的磁性石墨烯和二甲基咪唑溶于DMF和H2O的混合溶液中，将超声后的混合溶液经反应所得产物，洗涤、干燥后得到磁性石墨烯基MOFs杂化膜。
[0011]一种磁性石墨烯基MOFs杂化膜的制备方法，包括如下步骤：
[0012]1)磁性石墨烯材料的制备
[0013]取1.62g六水氯化铁溶于40mL的乙二醇和二乙二醇的混合溶液中超声10min，向混合均匀溶液中加入50～200mg氧化石墨烯，两者混合均匀后再加入0.3529g柠檬酸钠和4.32g无水乙酸钠进行超声溶解，同时磁力搅拌30min，将混合溶液放入反应釜中，200℃下反应12h，待自然冷却后取出，将反应所得产物用无水乙醇洗5次后，60℃下真空干燥得到磁性石墨烯；
[0014]2)ZnO修饰磁性石墨烯的制备
[0015]取50～100mg磁性石墨烯材料和20～50mg氧化锌分别溶于无水乙醇中，同时超声120min，将超声后的氧化锌缓慢滴入磁性石墨烯材料的无水乙醇分散液中，再超声60min，用无水乙醇洗涤5次后磁性分离产物，60℃下真空干燥得到ZnO修饰的磁性石墨烯；
[0016]3)磁性石墨烯基MOFs杂化膜的制备
[0017]将10～30mg ZnO修饰的磁性石墨烯和50～100mg二甲基咪唑溶于13.5mL DMF和2.5mL H2O中的混合溶液中超声60min，将超声后的混合溶液放入聚四氟乙烯反应釜，60℃下反应120min，将反应所得产物用无水乙醇洗5次后，60℃真空干燥得到磁性石墨烯基MOFs杂化膜。
[0018]一种所制备的磁性石墨烯基MOFs杂化膜的应用，用于水环境中痕量酚类内分泌干扰物的吸附与去除，具体方法是：配制pH为7的酚类内分泌干扰物水样，将磁性石墨烯基MOFs杂化膜加入水样中振荡吸附，在此过程中以外部磁铁进行富集，在考虑温度、吸附时间和底物浓度影响因素及重复利用率的基础上，评价该杂化膜材料的吸附效率。
[0019]本专利技术的优点：本专利技术提供的磁性石墨烯基MOFs杂化膜的制备方法，工艺合理、易于实施；本法制备的磁性石墨烯基MOFs杂化膜用于内分泌干扰物去除时具有良好的化学稳定性、重复利用性，在磁场中具有强磁响应性，在其完成对酚类内分泌干扰物的“主动”吸附与识别后，便可在外加磁场作用下很容易地将其分离出来，从而达到主动识别和方便分离的目的；该制备方法具有强磁响应性、预定性、识别性和实用性，将给酚类内分泌干扰物的去除带来极大的方便，并极大提高MOFs杂化膜的使用效率，拓宽MOFs杂化膜应用的范围。
附图说明
[0020]图1为磁性石墨烯材料的电镜图。
[0021]图2为ZnO修饰磁性石墨烯的电镜图。
[0022]图3为磁性石墨烯基MOFs杂化膜的电镜图。
[0023]图4为磁性石墨烯基MOFs杂化膜的吸附时间曲线。
具体实施方式
[0024]实施例：
[0025]一种磁性石墨烯基MOFs杂化膜的制备方法，首先采用水热还原法制备磁性石墨烯材料，然后在磁性石墨烯材料表面负载ZnO，以ZnO为金属源，原位生长合成磁性石墨烯基MOFs杂化膜，包括如下步骤：
[0026]1)磁性石墨烯材料的制备
[0027]采用水热法合成磁性石墨烯材料具体步骤如下：取1.62g六水氯化铁溶于40mL的乙二醇和二乙二醇的混合溶液中超声10min，向混合均匀溶液中加入100mg氧化石墨烯，两者混合均匀后再加入0.3529g柠檬酸钠和4.32g无水乙酸钠进行超声溶解，同时磁力搅拌30min。将混合溶液放入反应釜中，200℃下反应12h(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.磁性石墨烯基MOFs杂化膜的制备方法，其特征在于：首先通过水热法在石墨烯表面负载Fe3O4磁性微球，然后以磁性石墨烯为载体，在其表面负载ZnO得到ZnO修饰的磁性石墨烯，利用溶剂刻蚀效应，以ZnO为金属源原位生长合成磁性石墨烯基MOFs杂化膜。2.根据权利要求1所述的磁性石墨烯基MOFs杂化膜的制备方法，其特征在于：磁性石墨烯材料通过以下方法得到，将六水氯化铁溶于乙二醇和二乙二醇的混合溶液中，超声后加入氧化石墨烯混合均匀，加入柠檬酸钠和无水乙酸钠进行超声溶解，混合溶液经高温反应，洗涤、干燥后得到。3.根据权利要求1所述的磁性石墨烯基MOFs杂化膜的制备方法，其特征在于：ZnO修饰的磁性石墨烯通过以下方法得到，将磁性石墨烯材料和氧化锌分别溶于无水乙醇中，超声后将氧化锌滴入磁性石墨烯材料的无水乙醇分散液中，经超声、洗涤、后磁性分离产物、干燥得到。4.根据权利要求1所述的磁性石墨烯基MOFs杂化膜的制备方法，其特征在于：磁性石墨烯基MOFs杂化膜通过以下方法得到，将ZnO修饰的磁性石墨烯和二甲基咪唑溶于DMF和H2O的混合溶液中，将超声后的混合溶液经反应所得产物，洗涤、干燥后得到磁性石墨烯基MOFs杂化膜。5.根据权利要求1所述的磁性石墨烯基MOFs杂化膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)磁性石墨烯材料的制备取1.62g六水氯化铁溶于40mL的乙二醇和二乙二醇的混合溶液中超声10min，向混合均匀溶液中加入50～200mg氧化石墨烯，两者混合均匀后再加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：李颖，丁竹，高仲，黄艳凤，王学彬，
申请(专利权)人：高仕睿联天津光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：